(57)【要約】【課題】電流増幅の更なる効率化を図ることができる電流増幅装置を提供する。【解決手段】電流増幅装置１０は、直流モータＭに直流電源１３からの電流が流れることにより直流モータＭが第１の直流発電機Ｇ１および第２の直流発電機Ｇ２を回転駆動して第１の直流発電機Ｇ１および第２の直流発電機Ｇ２により発電させる。この発電により出力電流を、第１の直流発電機Ｇ１からは第２の直流発電機Ｇ２を介して、また第２の直流発電機Ｇ２からは直接出力させることができる。従って、出力電流としては、直流電源１３からの電流と共に、第１，第２の直流発電機Ｇ１，Ｇ２からの出力電流が得られるので、直流電源からの電流に対して出力電流を効率よく増幅することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータと、前記直流モータにより回転駆動される第１，第２の直流発電機とを備え、
前記直流モータの正極に、直流電源側の正極が接続され、
前記第１の直流発電機の正極に、前記直流モータの負極が接続され、
前記第１の直流発電機の負極に、前記直流電源側のグランドとなる負極が接続され、
前記第２の直流発電機の正極に、前記直流モータの正極が接続され、
前記第２の直流発電機の負極に、前記第１の直流発電機の正極が接続され、
前記第２の直流発電機の正極と前記直流電源の負極とを出力としたことを特徴とする電流増幅装置。
【請求項２】
前記第２の直流発電機の正極と前記第１の直流発電機の正極とに接続する抵抗を設けた請求項１記載の電流増幅装置。
【請求項３】
前記第２の直流発電機の正極と前記第１の直流発電機の負極とに接続する抵抗を設けた請求項１または２記載の電流増幅装置。
【請求項４】
前記直流モータと、前記第１の直流発電機と、前記第２の直流発電機とは、それぞれの回転軸が同方向に向けられ、前記直流モータが無端ベルトを介して回転駆動することで、同一回転方向に周回する請求項１から３のいずれかの項に記載の電流増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータと直流発電機とを用いて電流を増幅する電流増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源から電気エネルギーを効率よく取り出すことは、エネルギー問題の観点から重要である。そこで本発明者は、電気負荷への供給を長期間にわたり維持することができる給電装置を特許文献１として提案した。
この特許文献１に記載の給電装置は、直流モータと、複数系統の電池が並列に設けられた電源部と、直流モータを駆動源として駆動される直流発電機と、各電池のうち通電する電池を所要時間ごとに切り替える切替スイッチとが直列接続され、直流発電機で発生する電気エネルギーは電源部の充電、直流モータの駆動及び電気負荷への給電に使用されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３５５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の給電装置は、直流モータに直流発電機を回転軸同士で接続すると共に、直列接続したものであり、一定の効果を得ることができるが、電流増幅を目的とした装置としては改善の余地があり、電流増幅の更なる効率化が求められる。
【０００５】
そこで本発明は、電流増幅の更なる効率化を図ることができる電流増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電流増幅装置は、直流モータと、前記直流モータにより回転駆動される第１，第２の直流発電機とを備え、前記直流モータの正極に、直流電源側の正極が接続され、前記第１の直流発電機の正極に、前記直流モータの負極が接続され、前記第１の直流発電機の負極に、前記直流電源側のグランドとなる負極が接続され、前記第２の直流発電機の正極に、前記直流モータの正極が接続され、前記第２の直流発電機の負極に、前記第１の直流発電機の正極が接続され、前記第２の直流発電機の正極と前記直流電源の負極とを出力としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の電流増幅装置によれば、直流モータに直流電源からの電流が流れることにより回転駆動して第１の直流発電機および第２の直流発電機により発電させることができる。この発電により出力電流を、第１の直流発電機からは第２の直流発電機を介して、また第２の直流発電機からは直接出力させることができる。従って、出力電流としては、直流電源からの電流と共に、第１，第２の直流発電機からの出力電流が得られるので、直流電源からの電流に対して出力電流を効率よく増幅することができる。
【０００８】
前記第２の直流発電機の正極と前記第１の直流発電機の正極とに接続する抵抗を設けるのが望ましい。また、前記第２の直流発電機の正極と前記第１の直流発電機の負極とに接続する抵抗を設けるのが望ましい。
【０００９】
前記直流モータと、前記第１の直流発電機と、前記第２の直流発電機とは、それぞれの回転軸が同方向に向けられ、前記直流モータが無端ベルトを介して回転駆動することで、同一回転方向に周回するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、直流モータにより回転駆動される２台の発電機により発電させて、出力電流を得ることができるので、電流増幅の更なる効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電流増幅装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る電流増幅装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る電流増幅装置を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る電流増幅装置を示す図である。
【図５】本発明の実施例の結果を示す表であり、（Ａ）は直流電源が３０Ｖの場合の各部の電流値を示す表、（Ｂ）は直流電源が４０Ｖの場合の各部の電流値を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る電流増幅装置を図１に基づいて説明する。
図１に示す電流増幅装置１０は、直流モータＭと、第１の直流発電機Ｇ１と、第２の直流発電機Ｇ２とを備えている。直流モータＭと、第１の直流発電機Ｇ１と、第２の直流発電機Ｇ２とは、それぞれの回転軸が同方向に向けられている。
直流モータＭの回転軸には２個のプーリー１１ａが設けられ、第１，第２の直流発電機Ｇ１，Ｇ２の回転軸にはそれぞれ１個のプーリー１１ｂが設けられている。プーリー１１ａは、プーリー１１ｂより直径が大きいものを使用している。これらのプーリー１１ａ，１１ｂには、無端ベルトであるベルト１２が巻き回されている。
直流電源１３としては、電池や安定化電源装置を用いることができる。
【００１３】
直流モータＭの正極には、直流電源１３側の正極が、電源スイッチＳＷを介して接続されている。第１の直流発電機Ｇ１の正極には、直流モータＭの負極が接続されている。
第１の直流発電機Ｇ１の負極には、直流電源１３側のアースとなる負極が接続されている。
第２の直流発電機Ｇ２の正極には、直流モータＭの正極が接続されている。また、第２の直流発電機Ｇ２の負極には、第１の直流発電機Ｇ１の正極が接続されている。
【００１４】
この電流増幅装置１０は、第２の直流発電機Ｇ２の正極と直流電源の負極（アース）とを出力としている。この出力として、第２の直流発電機Ｇ２の正極とアースとに接続する配線に出力端子Ｏ１，Ｏ２が設けられている。
【００１５】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る電流増幅装置１０の動作について、図１に基づいて説明する。
電源スイッチＳＷを投入すると、直流電源１３から直流モータＭの正極へ電流が流れる。電流は、直流モータＭの負極から第１の直流発電機Ｇ１の正極へ、そして、第１の直流発電機Ｇ１の負極から直流電源１３の負極へと戻る。
【００１６】
直流モータＭの回転により直流モータＭの回転軸に設けられたプーリー１１ａが回転する。この回転駆動によりベルト１２が周回して、第１の直流発電機Ｇ１と第２の直流発電機Ｇ２とのプーリー１１ｂが回転することで、回転軸が回転して発電し始める。プーリー１１ａは、プーリー１１ｂより直径が大きいものを使用しているので、プーリー１１ａよりプーリー１１ｂを多く回転させることができることにより、効率のよい発電を行うことができ、大きい電気エネルギーを発生させることができる。
【００１７】
また、直流モータＭと、第１の直流発電機Ｇ１と、第２の直流発電機Ｇ２とは、それぞれの回転軸が同方向に向けられ、直流モータＭがベルトを介して第１の直流発電機Ｇ１と第２の直流発電機Ｇ２とを回転駆動することで、それぞれの回転軸は同一回転方向に周回する。直流モータＭが回転駆動する発電機が２台であっても、プーリー１１ａ，１１ｂと、このプーリー１１ａ，１１ｂに巻き回されたベルト１２により回転駆動を付与することができる。
【００１８】
第１の直流発電機Ｇ１が発電した電流は、第１の直流発電機Ｇ１の正極から第２の直流発電機Ｇ２の負極へ流れ、第２の直流発電機Ｇ２を通って、第２の直流発電機Ｇ２の正極から出力端子Ｏ１へ出力される。
第２の直流発電機Ｇ２が発電した電流は、第２の直流発電機Ｇ２の正極から出力端子Ｏ１へ出力される。また、直流電源１３からの電流が、直流モータＭの正極で結線されている第２の直流発電機Ｇ２の正極から出力端子Ｏ１へ出力される。
【００１９】
このように、出力電流としては、直流電源１３からの電流と共に、第１，第２の直流発電機Ｇ１，Ｇ３からの出力電流が得られることにより、直流電源からの電流に対して出力電流を効率よく増幅することができるので、電流増幅の更なる効率化を図ることができる。
【００２０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る電流増幅装置を図２に基づいて説明する。なお、図２においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図２に示す電流増幅装置１０ａは、第２の直流発電機Ｇ２の正極と第１の直流発電機Ｇ１の正極とに接続する抵抗Ｒ１を設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
本実施の形態２では、抵抗Ｒ１の一端が第２の直流発電機Ｇ２の正極と接続され、抵抗Ｒ１の他端が第１の直流発電機Ｇ１の正極と接続されている。
抵抗Ｒ１は、直流電源１３の電源電圧にもよるが、１２Ｖ〜４０Ｖの範囲であれば、０．５Ωから２Ωとすることができる。
【００２２】
このように電流増幅装置１０ａに抵抗Ｒ１を設けることで、第１の直流発電機Ｇ１の正極からの電流が抵抗Ｒ１を介して出力端子Ｏ１へ流すことができるので、電流容量が大きい負荷が接続されても、第１の直流発電機Ｇ１の発電電流の一部を出力端子Ｏ１へ出力することで、電流量を補うことができる。
【００２３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る電流増幅装置を図３に基づいて説明する。なお、図３においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図３に示す電流増幅装置１０ｂは、第２の直流発電機Ｇ２の正極と第１の直流発電機Ｇ１の負極とに接続する抵抗Ｒ２を設けたことを特徴とするものである。
【００２４】
本実施の形態３では、抵抗Ｒ２の一端が第２の直流発電機Ｇ２の正極と接続され、抵抗Ｒ２の他端が第１の直流発電機Ｇ１の負極と接続されている。
抵抗Ｒ２は、直流電源１３の電源電圧にもよるが、１２Ｖ〜４０Ｖの範囲であれば、２Ωから５Ωとすることができる。
【００２５】
このように電流増幅装置１０ｂに抵抗Ｒ２を設けることで、直流電源１３を電池とした場合に、第２の直流発電機Ｇ２からの発電電流の一部を電池の充電または電池への電気エネルギーの補充に使用することができる。直流電源１３においては、放電と、充電または電気エネルギーの補充が同時に行われている。この場合の充電量または電気エネルギーの補充量は放電量より小さくなるが、電池へ充電または電気エネルギーの補充が行われることにより、電池の寿命を延ばすことができ、電池を長期間使用することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態１〜３に係る電流増幅装置を説明したが、上記回路に限定されるものではない。例えば、電流増幅装置１０，１０ａ，１０ｂは必要に応じてダイオードや抵抗などを回路に挿入することができる。
【００２７】
（実施例）
本発明の実施の形態に係る電流増幅装置１０ｃを作製して各部に流れる電流を測定した。電流増幅装置１０ｃは、図４に示す実施の形態１に係る電流増幅装置１０を基本に、実施の形態２に係る電流増幅装置１０ａの抵抗Ｒ１と、実施の形態３に係る電流増幅装置１０ｃの抵抗Ｒ２とを追加したものである。
【００２８】
直流モータＭおよび第１，第２の直流発電機Ｇ１，Ｇ２としては、定格電圧２４Ｖ、出力２０５Ｗ、トルク１９６０ｍＮ・ｍ、回転数１０００ｒｐｍのものを使用した。
また、抵抗Ｒ１は１Ω、抵抗Ｒ２は４．２Ωとした。プーリー１１ａは直径を約１０ｃｍ、プーリー１１ｂは直径を約７．５ｃｍとした。
【００２９】
各配線の電流値を測定するために電流計１４ａ〜１４ｆを配置した。
電流計１４ａは、直流電源１３の正極（電源スイッチＳＷ）と直流モータＭの正極との間に配置した。電流計１４ｂは、直流モータＭの正極と第２の直流発電機Ｇ２の正極との間に配置した。電流計１４ｃは、直流モータＭの負極と第１の直流発電機Ｇ１の正極との間に配置した。電流計１４ｄは、第１の直流発電機Ｇ１の正極と、第２の直流発電機Ｇ２の負極との間に配置した。電流計１４ｅは、第１の直流発電機Ｇ１の負極と直流電源１３の負極との間に配置した。電流計１４ｆは、第１の直流発電機Ｇ１の正極と抵抗Ｒ１との間に配置した。電流計１４ｇは、第１の直流発電機Ｇ１の負極と抵抗Ｒ２との間に配置した。電流計１４ｈは、第２の直流発電機Ｇ２の正極と出力端子Ｏ１との間であり、第２の直流発電機Ｇ２の正極と抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の接続点との間に配置した。
【００３０】
このような接続構成をした電流増幅装置１０ｃにおいて、直流電源１３として、３０Ｖを出力させた場合と、４０Ｖを出力させた場合とで、それぞれ動作させて各部の電流を測定した。その結果を図５に示す。
図５（Ａ）および同図（Ｂ）に示す結果では、電流計１４ａが示す入力電流が、３０Ｖの場合で１６．１Ａ、４０Ｖの場合で２０．５Ａであるが、電流計１４ｈが示す出力電流は、３０Ｖの場合で１８．３Ａ、４０Ｖの場合で２４．４Ａであった。
この結果により、入力電流に対して電流増幅されて出力されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の電流増幅装置は、様々な負荷に増幅された電流の供給が可能なので、電源装置として好適である。
【符号の説明】
【００３２】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  電流増幅装置
１１ａ，１１ｂ  プーリー
１２  ベルト
１３  直流電源
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ  電流計
Ｍ  直流モータ
Ｇ１  第１の直流発電機
Ｇ２  第２の直流発電機
ＳＷ  電源スイッチ
Ｏ１，Ｏ２  出力端子
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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